自动机器视觉检测在电子制造领域大显身手 
干辉 

    "任何通过人来完成的检测过程 都适合于用机器视觉技术来代替"，DVT总裁Robert Steinke认为。而与机器相比，因为人有情绪，会疲劳，"把人用作机器是不可靠的，因此才会有自动光学检测在电子制造领域的应用出现。"MVP亚太区总经理杨壬和表示。近年来，由于电子组装的小型化，生产的复杂程度增加，生产率却不断提升，加上各种新型元器件的广泛使用，使得电路板装配和电子产品组装生产线上，仅仅使用人眼进行检测操作已经不能保证生产线的质量和效率，日新月异的机器视觉技术，正在代替人进行全自动的产品检测、工艺验证，甚至实现生产工艺的自动控制。

    为了保证一条全自动的电子产品组装生产线装配出的产品的质量，检测和监控几乎分布在生产线的每一个工序中（表一）。如果向电子制造的上游看，在晶圆制造、器件封装、甚至电子连接器等零配件产品的生产中，也都大量使用了机器视觉进行测量、检测和控制。

    机器视觉的优势是显而易见的，与人眼相比，机器不仅不会疲劳，具有人所不具有的一致性和重复性，而且，机器可以看到（和使用）可见光以外的其它光源信息。比如，机器视觉可以利用红外辐射检测来替代各种取样点检测，用以测量和监控温度，这温度检测非常重要，因为PCB组装的密度越来越大，怎样进行电路板上大型集成电路块表面、以及器件和微型元件的温差和温度控制，已经成为一个棘手的问题。

    具有穿透性的X射线也是使用非可见光的例子。电路板组装中的自动X光检测（AXI），利用不同物质对X光的吸收率的不同，透视需要检测的部位（比如BGA隐藏的焊点），发现桥接、缺焊等缺陷，并诊断和计算出焊球内空洞的大小，评估产品焊接的质量和可靠程度。在最新的用于线路板组装的AXI系统中，如Feinfocus、Phoenix|Xray等公司的最新产品，不仅可以进行2维的透视检测，通过样品倾斜，"侧视"的X光甚至可以给出3维的检测信息。

    检测速度和精确性也是机器视觉检测具备的一个明显优势。然而，机器视觉检测的速度和精确度在很长时间内，也曾经是制约自动机器视觉检测在电子组装领域广泛使用的两个主要因素。电子产品的高速度大批量的组装流水线上，要求无论是自动光学检测（AOI）还是AXI，都必须具有与组装生产相匹配的速度，才能实现100％的在线检测。机器视觉自动检测的准确性，不仅影响检测的质量，同时也影响检测的速度，减少漏检和误检，一直是电路板生产和组装的制造商最为关注的问题，也是各大AOI供应商角逐的主要聚焦点。

    硬件（如采集板、摄像头）和软件（例如图象处理和模式识别的算法）性能和速度的提高，近年来已经为AOI摘掉了漏检和误检"恶名"，使AOI真正开始被制造商所接受。然而，提高速度和准确性仍将是AOI供应商竞争的焦点。光源的选择、新的图象识别技术、被检对象三维信息的获取和应用，成为Agilent、Omron等供应商的市场攻略。另外，检测的速度和效率还表现在机器视觉检测系统的易操作性和低成本维护，编程和程序维护的难易程度、人机操作交互界面掌握和使用的难易。

    除了提高速度和减少误判以提高检测制程本身的性能，自动机器视觉检测也开始以一个成熟的工艺的角色，与其它设备、工艺、以及整条生产线进行了整合。例如Viscom公司近来开发的集AXI和AOI于一身机器视觉检测系统，就希望以将AOI与AXI集成到一台设备，以提供最大的缺陷检测覆盖率。 Cyberoptics除了有自己的成熟的AOI系列产品外，最近开发出的EPV内嵌式AOI技术，将检验植入组装工艺设备中（例如环球仪器的贴片机），解决装配者所关心的外围成本、占地面积和投资回报率等问题。环球仪器总裁Ian deSouza认为，针对越来越高密度、微型化的电子组装，这种内嵌式的视觉检测，将打破运用广泛的自动检测的技术瓶颈，大大的提高电子组装的直通率。

    锡膏印刷后的检测也有检测与印刷集成的趋势。EKRA和DEK最近都有集成了视觉检测能力的新产品推出，与印刷后添加一台相应的AOI或传统的激光检测设备相比，集成的检测和测量工具，不仅在功能上有所突破，同时也提高设备的性价比和检测的可靠性。

    另外，闭环的贴装生产线控制一直是PCB组装梦寐以求的技术，全自动的机器视觉进行检测和控制，加上制程调控软件，与其它工艺进行数据反馈，可以及时的反映出设备和生产线的效能，找出生产线上的问题并加以纠正。

    当然，除了AOI、AXI等集成的机器视觉检测设备的进展引人瞩目以外，"DIY类型"的机器视觉产品未必不是制造商的可行的选择。Coreco Imaging公司属下的IPD部门的机器视觉产品，通过配置机器视觉和图象处理的硬件部分，并提供相应的可供进行二次开发的软件平台，使制造商的工程师可以针对自己的产品，较容易的进行视觉识别软件开发，为一般的生产线提供较为灵活和价格相对便宜的机器视觉检测系统，比如检测电子装配中连接器的引脚间距、数目，以及进行条形码的验证和标签的检测等；又比如Microscan公司使用智能相机的元器件级追踪系统，利用机器视觉辨识条形码或矩阵码，可以优化库存，及时发现生产线上的错误并提高直通率，对每个线路板进入和离开每个流程时进行跟踪，为生产线产量的优化和有效的缺陷分析提供足够的数据。

    越来越多的机器视觉检测系统将出现在电子组装生产线上，无论使用何种技术和硬件配置，制造商的应用是对供应商产品和技术的最终评估。